超聲波衍生化-高效液相色譜法測定水中草甘膦

馬 進，張 偉，陳 鍔

（甘肅省環境監測中心站，甘肅 蘭州 730020）

草甘膦，化學名稱為N-（膦酰基甲基）甘氨酸，純品是白色固體，極性強，是一種有機酸，且不溶于有機溶劑的一種水溶性除草劑[1-3]。草甘膦的內吸傳導性和廣譜的殺滅效果非常強[4]，世界上許多國家在大量地使用，致使水資源污染，植物損害，威脅到了人類和動物的健康[5-8]，如草甘膦對動物骨髓細胞有明顯致突變作用[6]和遺傳毒性[7]，對人體的皮膚、呼吸、神經系統等都有影響。因而對草甘膦的檢測具有非常重要的意義。草甘膦的檢測方法有離子色譜法、氣相色譜法、高效液相色譜法、高效液相色譜-串聯質譜法等[9-11]。實驗中運用柱前超聲波衍生化[12]對水中草甘膦進行測定，優化超聲波衍生的條件和衍生副產物凈化萃取劑的選擇，建立了操作較為簡單，對前處理儀器要求低，精密度和準確度良好的高效液相色譜法。

1 實驗

1.1 儀器和試劑

液相色譜儀，型號1200，配備FLD檢測器，Agilent公司；色譜柱：Agilent Eclispe XDB-C18（15μm，150 mm×4.6 μm）；KH-500DE型數控超聲波清洗器（昆山禾創）；電子天平（精度0.1 mg）

草甘膦標準溶液（Reagecon公司，Ireland），1000 μg/mL；甲醇、乙腈、二氯甲烷均為色譜純；十水合四硼酸鈉（優級純，天津光復）；磷酸（優級純，天津科密歐）；9-芴甲酯氯甲酸酯（優級純，北京伊諾凱）；濾膜（0.45 μm,聚四氟乙烯，津騰）；二水合檸檬酸三鈉（分析純，天津光復）。

1.2 液相條件

色譜柱：Agilent Eclispe XDB-C18（0.5μm，150×4.6 mm）；

流動相：體積分數為0.2%磷酸溶液，乙腈；

流速：1.0 mL/min；

柱溫：30 ℃；

進樣量：20 μL；

檢測器：FLD，激發波長：254 nm，發射波長：302 nm。

1.3 實驗步驟

1.3.1 標準使用液

用100 μL微量進樣針準確移取草甘膦標準溶液（1000 μg/mL）100 μL于10 mL容量瓶中，用純水定容至10 mL刻度，使用液濃度為10 μg/mL。

1.3.2 工作曲線繪制

分別準確移取草甘膦標準使用液（10 μg/mL）5 μL、10 μL、20 μL、50 μL、100 μL、200 μL、500 μL到10 mL容量瓶中，用純水定容至刻線，其濃度分別為5 μg/L、10 μg/L、20 μg/L、50 μg/L、100 μg/L、200 μg/L、500 μg/L。分別取各濃度點標準溶液2.0 mL于10 mL的聚乙烯塑料管中，加入1.0 mL 9-芴甲酯氯甲酸酯乙腈溶液，0.5 mL四硼酸鈉溶液混勻，置于超聲波清洗器45 ℃下衍生50 min，加入5.0 mL二氯甲烷超聲萃取凈化10 min,靜止分層，取水相層1.0 mL，過0.45 μm濾膜后上機檢測。以草甘膦濃度為橫坐標（x），相應的峰面積為縱坐標（y），制作工作曲線。以保留時間定性，外標法定量。

1.3.3 樣品測定

量取10 ml水樣，加入0.029 3 g二水合檸檬酸三鈉，經過預先用甲醇和水活化好的十八烷基硅膠（500 mg/6 ml）固相萃取小柱對樣品進行凈化，取凈化后的樣品2.00 mL加入1.0 mL 9-芴甲酯氯甲酸酯乙腈溶液，0.5 mL四硼酸鈉溶液混勻，進行超聲衍生、萃取凈化后取上層水相1.0 mL經0.45 μm濾膜過濾后上機分析。

2 結果與討論

2.1 草甘膦定性分析

用AgilentEclispeXDB-C18（0.5 μm，150×4.6 mm）色譜柱在熒光檢測器下，選擇激發波長為230 nm，發射波長為302 nm測定草甘膦，目標化合物響應高，分離度好，見圖1。

圖1 草甘膦標準色譜圖

2.2 草甘膦線性范圍和檢出限

在上述實驗條件下，草甘膦在5～500 μg/L的線性范圍內，回歸方程為y=0.472 8x+0.508 2，相關系數R=0.999 4，能夠滿足定量檢測要求。工作曲線見圖2。

圖2 草甘膦標準曲線

當取2.0 mL凈化后的空白樣品（加標量為10 μg/L），根據上述方法重復測定7次，計算標準偏差S，依據公式MDL=S×t（n-1，0.99）計算檢出限，得到檢出限為1 μg/L,檢出下線為4 μg/L，能夠滿足生活污水、工業廢水、地表水和地下水的檢測要求。

2.3 精密度和準確度

取地下水樣品，加標濃度為10 μg/L、100 μg/L和500 μg/L的低、中、高三個濃度點，按照上述實驗過程，每個濃度點重復測定6次，計算加標回收率和相對標準偏差。實驗數據見表1。

表1 精確度和準確度實驗

由表1 可知，加標量在10～500μg/L范圍內，回收率為81.8%～96.8%，相對標準偏差為1.91%～3.58%，其準確度高，精密度良好。

2.4 實驗條件的優化

2.4.1 溫度和衍生化時間

取2.0 mL草甘膦標液，依據上述實驗方法進行前處理后，在25 ℃、35 ℃、45 ℃、55 ℃、65 ℃五種水浴溫度條件下，分別用超聲衍生30 min、40 min、50 min、60 min、70 min,用二氯甲烷萃取，過0.45 μm濾膜后上機分析，結果見圖3。

圖3 衍生溫度和時間影響

由圖3可知，衍生溫度和時間影響草甘膦衍生產物的響應值，低溫下，衍生化反應不完全，造成測定時響應過低；高溫下，衍生化產物會出現分解現象，使得測定時響應降低；隨著衍生反應時間的延長能夠看出，衍生化產物的響應值也隨時間增大，在50 min時達到峰值，持續延長反應時間，響應值會有所下降。所以，在溫度為45 ℃，超聲衍生時間為50 min時，草甘膦與9-芴甲基氯甲酸酯乙腈溶液發生衍生化的效果最好，響應值最高。

2.4.2 衍生化副產物的凈化

當草甘膦與9-芴甲基氯甲酸酯發生反應生成草甘膦衍生物的同時，會產生副產物，在測定時，液相色譜上會出現一個很大的峰，影響草甘膦的測定，所以在測定之前要對水樣中的副產物進行凈化。

本方法選取三氯甲烷、正己烷和二氯甲烷對衍生過后的樣品進行超聲萃取凈化，通過對比凈化效果，可知二氯甲烷的凈化效果最好。

3 結論

通過超聲波衍生化-高效液相色譜法測定水中草甘膦的實驗表明：衍生溫度為45 ℃，衍生時間為50 min，衍生產物用二氯甲烷超聲萃取凈化時，草甘膦的衍生產物分離度好，出峰時間早，衍生副產物去除效果較佳。此外，該方法在草甘膦加標濃度為10～500 μg/L范圍內，平均回收率為81.8%～96.8%，相對標準偏差為1.91%～3.58%。本實驗精密度和準確度良好，并且操作較為簡便，檢出限較低，可以滿足地下水、地表水、污水、工業廢水中草甘膦的檢測要求。